5-осевая обработка сложной формы с ЧПУ ползунок: стержневые соображения для резания и термообработки износостойкой стали
Для точных ползунок пресс-формы, которые включают сложные поверхности, пятиосевая обработка с ЧПУ является обычным способом достижения высокой точности и эффективного производства. Многие инженеры легко упускают из виду одну ключевую проблемную точку при выборе: износостойкая сталь.(SKD11, H13 или D2 и т. д.) очень высокая твердость после закалки или отпуска Прямое пятиосевое фрезерование может привести к обрушению кромки инструмента, резкому снижению срока службы инструмента и даже деформации формы или микротрещины поверхности из-за теплоты обработки обработки. В основе решения этой проблемы лежит разработка технологических маршрутов:«Точная очистка до закачивания + прецизионная шлифовка/полировка + локальная высокочастотная закалка » или «отжиженная резка + общая термообработка », которые соответствуют специальным твердосплавным инструментам. В данной статье подробно разбираются основные моменты инженерного управления 5-осевого регулятора сложной формы с ЧПУ с точки зрения параметров резания, состояния материала, выбора инструмента и координации термической обработки, чтобы помочь разработчикам и покупателям избежать обычных рисков отказа инструмента и чрезмерного отклонения размеров.
Выбор ползунка пресс-формы и определение технологического состояния перед обработкой
Материал ползунка пресс-формы напрямую определяет сложность обработки на ЧПУ. Существует широкий ассортимент износостойких стали, таких как SKD11 (высокоуглеродистая сталь с высоким содержанием хрома), D2 (аналог американской марки H13), H13 (горячая сталь для пресс-формы) и отечественный Cr12MoV. Производительность резания этих материалов варьируется в зависимости от степени поставки (обычно отжиг, твердость HB 200-300) и термообработки (HRC 50-62).
Преимущества выжженной резки:При отожженном состоянии коэффициент резания износостойкой стали относительно хорош. При использовании твердосплавных концевых фрез с покрытием PVD можно обрабатывать пятиосевую концевую фрезу, которая позволяет получить сложные поломки, направляющие канавки и угол R ползунка. В этом случае усилие резания является умеренным, а нагрузка на станок равномерна, что позволяет обеспечить точность позиционирования по пяти осям.
Ограничения обработки в закаленном состоянии:При обработке ползунка на 5-осной фрезеровке с минимальным запасом (например, 0,05 - 0,1 мм) можно использовать только для фрезерования зеркала или частичного снятия заусенца. При резеровке инструмента скорость износа увеличивается экспоненциально, а форма стружки меняется, что приводит к приклеиванию инструмента, что сильно влияет на качество поверхности ползунка.
Настройка стратегии пятиосевой обработки и параметров резания
Для сложных ползунок, содержащих свободные поверхности, пятиосевые станки (например, обрабатывающие центры с осями A/C или B/C) обеспечивают оптимальный угол приближения инструмента и позволяют избежать помех. Однако высокая твердость и низкая теплопроводность износостойкой стали делают регулирование температуры резания ключевым.
В пятиосевом тонком фрезеровании отжиженной износостойкой стали рекомендуется следующая стратегия параметров:
- Выбор ножей:Предпочтителен цельный твердосплавный нож с нанопокрытием, например TiAlN или AlCrN. Для небольших областей сопряжения R0.5-R3 диаметр инструмента должен соответствовать радиусу поверхности, чтобы уменьшить «подрезку».
- Подача и скорость вращения:Для отожженного состояния SKD11 скорость резания vc обычно составляет 120-180 м/мин, а подача fz на зубной зуб составляет 0,1 - 0,2 мм/z. Использование микросмазки (MQL) может значительно снизить температуру резания и увеличить срок службы инструмента.
- Ножи соединительные и отказочные:При интерполяции по пяти осям необходимо оптимизировать траекторию соединения, чтобы избежать появления следов в верхней или нижней точке поверхности ползунка. Рекомендуется использовать компенсацию G41/G42 или динамическую компенсацию, а также добавить сегменты в местах изменения кривизны, чтобы обеспечить непрерывность поверхности.
Таблица 1. Рекомендуемые параметры пятиосевого фрезерования отжиженной износостойкой стали (для справки)
| Зона обработки | Тип ножей | Скорость резания (м/мин) | Подача (мм/мин) | Метод охлаждения. |
|---|---|---|---|---|
| Плоская/большая поверхность толщины | Концевая фрез D10 | 150-200 | 3000-5000 | Режущие жидкости высокого давления |
| Сложный 5-осевой фрезерование | Нож D 6-R3 | 100-140 | 1500-2500 | Микросмазка MQL |
| Глубокий канат/направляющий | Боковая фрезы D4 | 120-160 | 800-1200 | Масло высокого давления |
Примечание: Конкретные параметры должны быть скорректированы в зависимости от жесткости станка, марки инструмента и фактической партии материала. При испытании первой детали следует тщательно контролировать ток нагрузки и поверхность износа инструмента.
Регулирование деформации термообработки и последующая обработка
Многие ползунки после завершения обработки с ЧПУ подвергаются полной закалке и отпуску, чтобы получить окончательную износостойкость (например, HRC 55-60). Наибольший риск термической обработки заключается в том, чтоДеформация5-осевые ползунки, обработанные с ЧПУ, имеют сложную форму и неравномерное распределение остаточных напряжений, при закалке очень легко сгибаются, что приводит к очень плохому сочетанию поверхности (например, ползунок с направляющими направляющими и сердечниками).
Программа обхода:
- Резервный запас на мельницу:При программировании на ЧПУ на поверхности посадки (например, направляющие и фиксирующие поверхности) должен быть оставлен запас шлифования 0,1 - 0,3 мм. Для критических износостойких участков можно зарезервировать 0,05 мм, а для остальных несовмещенных поверхностей-большой запас.
- Отжиг снятия напряжения:Для ползунок сложной формы рекомендуется отжиг при низкой температуре (600-650 °C) после тонкой обработки с ЧПУ и перед окончательной термообработкой для высвобождения остаточных напряжений, возникающих при резании.
- Симметричный зажим и подогрев:При термической обработке, применяется многоступенчатое повышение температуры, чтобы обеспечить равномерность внутренней температуры ползунка. При охлаждении можно применять масляное охлаждение или воздушное охлаждение (в зависимости от материала) во избежание большого напряжения холодного возбуждения.
- Последующая очистка:После термической обработки поверхность посадки корректируется с помощью прецизионных шлифовальных шлифовальных станков или линейной резки. Если деформация находится в зоне допуска (±0,05 мм), то ее можно устранить непосредственно с помощью мельницы, если большая деформация требует повторного фрезерования с ЧПУ, но при этом инструмент сильно изнашивается и стоит дорого. ПоэтомуСтрогая спецификация термической обработки и конструкция хранения ЧПУ являются основой контроля качества。
Управление долговечностью инструмента и обеспечение качества поверхности
При обработке износостойкой стали, режущие кромки и отслаивание покрытия являются высокочастотными режимами отказа. Жесткость станка так же важна, как и управление вибрацией. При быстром вшивании 5-осевого станка, при резком резком резком резьбе или тепловом сдвиге шпинделя на поверхности ползунка, что влияет на эффективность последующей полировки.
Основные элементы контроля качества:
- Контроль ножа:После обработки каждого 10-20 ползунок, с помощью оптического микроскопа проверяли кромку инструмента и обнаружили, что разрыв превышает 0,1 мм, что требует перешлифования или замены.
- Шероховатость поверхности:Значение Ra на поверхности ползунка обычно составляет 0,8 - 1,6 мкм после тонкого фрезерования по пятиосям. Для требований к зеркалу (Ra)
